高分子量磺酸盐的混合物用作结构化高岭土的辅助分散剂制造技术

将少量但有效的水溶性阳离子物质，例如阳离子聚电解质絮凝剂，与高岭土颜料在水存在下混合，制得热稳定的膨化高岭土颜料浆。将所得的膨化粘土产物分散成高固体含量的粘土－水浆体，可用于制造适合生产轻量涂布纸的涂料或能用作纸幅填料的颜料。用阴离子木质素磺酸盐、阴离子萘磺酸盐甲醛络合物与聚丙烯酸盐的组合物作为分散剂，制备的浆体在高温贮存时具有粘度稳定性，而且改善了抗沉积物形成的能力。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及对由膨化高岭土得到的颜料性质的改进，方法是在粘土中加入一种阳离子型物质，例如聚胺或季铵型聚电解质。更具体地说，本专利技术旨在克服含这类膨化颜料的水浆体在贮存、装运或使用期间存放或暴露于高温时（例如当这类浆体在蒸汽喷射煮锅中制成涂料、或在高环境温度下运输与贮存时）所遇到的问题。磨细的精制高岭土被广泛地用作颜料，以便对印刷纸面进行光亮、洁白而不透明的表面整饰。精制的高岭土颜料的加工需要进行颗粒大小分级，在粘土处于流动的解絮水浆体的状态下对原土进行纯化，当粘土絮凝时将其漂白，将絮凝的粘土过滤以去掉液体水，然后将絮凝粘土分散在水中以形成固体含量高的浆体。浆体可原样销售，或是将其干燥（通常是在喷雾干燥器中）成干的精制原料，它与水混合时能形成分散的流体悬浮液。后一种形式的粘土常称作“预分散”级的粘土，虽然土是干的，而且在与水混合之前并不以分散的状态存在。普通的高岭土颜料是以水性“涂料”的形式涂布在纸张上，它由粘土颜料、一种粘土的分散剂、一种合适的胶粘剂（例如高分子胶乳、淀粉或其混合物），以及其它的次要添加剂组成。现今的涂料是在高机速下进行涂布，因此希望使用高固体含量的涂料。配制高固体含量涂料要求先准备好流动的高固体含量悬浮液或俗称“泥糊”。然后将这些悬浮液与胶粘剂分散体或悬浮液混合以制得涂料。高固体含量的常规水合（未煅烧的）粘土悬浮液一般固体粘土的含量超过65%（65份重的干土与35份重的水）。通常，固体含量约为70%。常规涂-->料粘土的高固体含量悬浮液中含有一种分散（解絮）剂，通常是缩聚磷酸钠盐或聚丙烯酸钠，以使体系具有流动性，因为该体系在没有分散剂时不流动。这类高岭土颜料必须符合流变性能及被涂布纸张性能的要求。高固体含量粘土颜料悬浮液的粘度必须足够低，以便能混合与泵送。在掺入胶粘剂后，所得的涂料的粘度也必须适合于处理和涂布在纸张上。此外，最好是能得到具有高不透明度、良好光泽度、亮度和适印性的涂布压光纸。为了改进涂料的不透明性或遮盖力，工艺上常采用的措施是在粘土颜料中掺入不透明性较强但价格较贵的颜料，例如TiO2。工业界长期以来在寻找一种高岭土颜料，它能使涂布加工纸具有改进的不透明性而又不损害光泽度与适印性，而且最好能在不加其它较贵颜料的条件下使用。高度膨化的粘土颜料提供了在较低涂布量下维持或改进涂布纸的不透明度、光泽度与适印性的可能，从而降低了涂料的颜料费用。膨化颜料是在低涂布量能得到高不透明度涂层的颜料。一般说来，膨化是通过在颜料结构中引入空洞而实现的，这些空洞造成光散射增加。高岭土的受控煅烧生成一类膨化粘土颜料。象注册商标为ANSILEX的这类烧过的膨化高岭土已获得巨大的商业成功达十年以上。多年以来都试图膨化水合高岭土，以便避免煅烧土时的花费和煅烧一定会造成的颜料磨蚀性的增加。美国专利4075030号、4076548号和4078941号介绍了一种方法，用低分子量的聚胺絮凝剂（例如1，2-乙二胺或六亚甲基二胺）或用长碳链胺或某些季铵盐（例如“二牛脂二甲基”氯化铵）在无机酸絮凝剂（例如硫-->酸）以及任选地柠檬或云母或二者都存在的情形下，将超细的粘土粒“选择性絮凝”，从而使水合高岭土的不透明性增加。据说，选择性絮凝处理在粘土中掺入了空洞，形成了低密度、高度膨化的颜料。当它作为涂布颜料使用时，改进了涂布纸的不透明度。美国专利4640716号介绍了使用某些锆化合物，例如碳酸锆铵来膨化粘土。在造纸工业中引入膨化颜料的努力因为这些颜料浆体的流变性差而受阻。一般说来，造纸业谋求使用的粘土涂布颜料应能形成高固体含量的粘土水浆体，而且这种水浆体用Brookfield粘度计在每分钟20转（r.p.m）下测得的低切速粘度要低于1000厘泊，最好是低于500厘泊。这些浆体的高切速粘度，应该不比这样一种浆体更粘，这种浆体用“A”转子在16×105达因一厘米转矩下在每分钟500转（最好每分钟800转）下具有Hercules终点粘度。本领域技术人员知道，当使用Hercules粘度计而且测量在1100r.p.m或更高下的终点时，终点粘度按照在1100r.p.m处的达因。厘米数记录;表现粘度随达因。厘米数值的增加而增加。习惯上用缩写符号“达因”。于是，一个“2达因”的泥浆没有“9达因”的泥浆粘。以后所用的500r.p.m或更高，或者800r.p.m或更高等说法，是试图包括终点测量在1100r.p.m时为较低粘度的情况，其值亦按达因报导。在把从高岭土得到的膨化颜料成功地商品化中，遇到的另一问题是难以产生这样一种膨化结构：它足够坚固，以致在生产与最终使用的各阶段中都能保存下来，同时还能被分散成粘度合格的高固体含量的粘土水浆体。如果使用上述的普通湿法工艺流程通过在过-->滤前加入膨化剂的方法产生膨化结构，在滤饼“被作成”流态浆体时，含膨化集合体的滤饼中必须仍然有膨化结构存在。“作成”是工业上的惯用说法，指的是制备分散的颜料一水浆体。在某些情形，可能需要对滤饼施以机械功以便将粘度降至可用值。膨化结构必须足够坚靱，以致能承受这种处理中的机械力。膨化颜料还必须在切变影响下仍足够稳定，以便在诸如用离心泵泵送高固体含量粘土水浆体时所遇到的高切速下仍维持膨化结构。再者，当使用标准的配制设备将解絮的粘土水浆体制成涂料时，膨化结构必须能够保留下来。还有，在涂布和接着的压光期间，膨化结构也必须继续存在。使用现有技术对水合粘土化学处理时，所得膨化结构的脆弱性限制了它们的商业应用。如前所述，造纸工业至今所用的商品膨化粘土都是用煅烧细粒度水合粘土制得的。在这种情形下，煅烧使膨化结构“变坚固”，以致它足以在制造、处理与使用中保存下来。一般说来，判断膨化结构耐久性的标准是经过上述处理之后所改进的不透明性的保留程度。1986年5月12日申请的共同未决专利申请（申请号861943）提供了新的较便宜的高岭土颜料，它具有稳定的膨化结构，但也能与水和分散剂混合，形成具有合用的低切速与高切速粘度的粘土水浆体和涂料。虽然这种膨化粘土的水悬浮液加入了解絮剂以增加流动性，但这些悬浮液并非真地处在完全解絮或分散的状态，因为膨化的、絮凝结构仍然保留着。因此，这些浆体可称之为“部分解絮的”或“部分分散的”浆体或悬浮液。使用高电荷密度的阳离子型聚电解质膨化粘土，所得的新型膨化颜料可以以低涂布量涂布在纸上。已制得的涂布印刷纸具有优良的适印性，特别是用-->轮转凹版印刷法与胶版印刷法的情形。但是，改进了的膨化颜料浆体在暴露于高温时，例如在用蒸汽喷射蒸煮法制成淀粉涂料时，粘度有增加的倾向。类似地，在高温贮存（例如100°F）时粘度可能缓慢增加几周之久。例如，象在申请号861943的专利申请中所叙述的，把用阳离子型季铵盐聚合物（Calgon    261LV）处理的高岭土制得的膨化颜料分散在加有聚丙烯酸盐或多磷酸盐分散剂的水中，将“分散的”水浆体加热，则粘土-水浆体在大约60℃变稠。把分散剂加到加工过程中得到的洗过的滤饼中，或是分散剂加到预先喷雾干燥的膨化粘土中，均发生这种现象。还曾发现，用在常规洗净（冷水）的新膨化颜料滤饼中加入分散剂的方法制得的浆体，应该在老化不超过一或两天时就喷雾干燥，因为喷雾干燥了的颜料的高和低切速粘度受老化的不利影响。若使用热水洗涤，浆体可以老化较长时间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热稳定的化学膨化水合高岭土颗粒的分散浆体，此膨化高岭土是由在水存在下将水溶性阳离子物质加到水合高岭土颗粒中使粘土颗粒絮凝而得到的，该浆体中的分散剂包括由水溶性聚丙烯酸盐、水溶性木质素磺酸盐及水溶性萘磺酸盐甲醛络合物组成的有效数量的组合物。

【技术特征摘要】
US 1988-1-25 147,4001、一种热稳定的化学膨化水合高岭土颗粒的分散浆体，此膨化高岭土是由在水存在下将水溶性阳离子物质加到水合高岭土颗粒中使粘土颗粒絮凝而得到的，该浆体中的分散剂包括由水溶性聚丙烯酸盐、水溶性木质素磺酸盐及水溶性萘磺酸盐甲醛络合物组成的有效数量的组合物。2、权利要求1中的浆体，它不含多磷酸盐分散剂。3、权利要求1中的浆体，其中的颜料是用阳离子聚电解质絮凝高岭土悬浮液得到的。4、权利要求1中的浆体，其中的颜料是用聚胺絮凝高岭土悬浮液得到的。5、权利要求1中的浆体，其中热稳定的膨化水合高岭土浆体的固体含量为60%或更高。6、一种制备适用于涂布或填充纸的热稳定膨化颜料水浆体的方法，此方法包括制备高岭土颗粒的流态水性悬浮液;向其内加入水溶性阳离子聚电解质，该阳离子聚电解质的加量足以使粘土悬浮液稠化和絮凝;将悬浮液过滤以回收...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗森纳特，萨德尼美，理查德A斯莱佩蒂斯，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]